CN206131544U - 一种制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制冷系统，包括制冷压缩机、四通换向阀、两个换热器、节流机构以及若干单向阀，共同构成制冷剂循环，实现制冷降温和热泵制热的双重目的；节流机构可以是一个单向节流机构或一个双向节流机构或同时采用制冷节流机构和制热节流机构。四通换向阀和各单向阀共同实现制冷剂流动换向，以保证无论是在制冷工况还是在制热工况，在第一换热器和第二换热器内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上始终呈逆流状态，提高传热温差，尤其是采用非共沸制冷剂时，可以充分利用制冷剂的变温特性，同时实现制冷工况和制热工况的高效节能。

Description

一种制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种制冷系统，尤其涉及一种采用有非共沸制冷剂的制冷、空调、热泵等设备中的制冷系统。

背景技术

目前在制冷、空调、热泵机组(如房间空调器、单元式空调机组、多联机组等)中主要采用直接制冷方式，亦即直接利用机组中的制冷剂对被冷却(加热)物或被冷却(加热)空间直接进行冷却或加热，而这些机组一般都采用具有优良的物理化学和热力学性能及良好的使用安全性、经济性的HCFC-22等应用广、综合性能优秀的制冷剂作为制冷剂，但HCFC-22具有ODP(臭氧消耗潜能)值与较高的GWP(全球变暖潜能)值，对环境并不友好，已被2007年召开的第19届蒙特利尔议定书缔约国大会列入要求加速淘汰的物质。

对于HCFC-22的替代物研究，国内外已经开展了大量的研究工作，目前主要集中在混合制冷剂方面，其中最为成熟的是近共沸制冷剂R410A(HFC-32/HFC-l25，质量组成50/50％)，其标准滑移温度为0.08℃，是很好的R22的替代物之一，但是相比于R22，相同温度下，R410A的压力将近是R22的1.6倍，排气温度也要高；其次还有R407C(HFC-32/HFC-l25/HFC-l34a，质量组成23/25/52％)，R407C的热物理性质和热力性质(包括压力、排气温度等)与R22最为相近，本来是R22最理想的替代物，但这种制冷剂的最大问题是它的滑移温度较大，达到了7℃左右，是一种非共沸制冷剂；另外还有许多非共沸制冷剂可以作为R22的替代制冷剂，这些非共沸制冷剂的共同特点是虽然具有良好的物理化学和热力学性能、良好 的安全性，没有可燃性和毒性，对大气臭氧层也没有破坏作用，但同时它们都具有滑移温度较大的特点，应用于单独制冷或者单独制热时，还能够具有较好的系统性能，但应用于需要既制冷又制热的热泵制冷系统时，其中一种工况的系统性能急剧降低，显著降低了热泵系统的全年性能系数，能耗增加。

实用新型内容

本实用新型之目的在于提供一种制冷系统，它既在制冷时具有良好的性能，又在制热时也具有良好的性能，具有良好的全年节能效果。

本实用新型提供的一种制冷系统，同时具有制冷制热功能，其特征在于，该系统包括制冷压缩机、四通换向阀、第一换热器、节流机构、第二换热器和若干个单向阀，其中，第一换热器用于制冷剂与环境介质进行换热，第二换热器用于制冷剂与被冷却或加热介质进行换热；制冷压缩机、第一换热器、节流机构和第二换热器以及一部分单向阀依次连接并首尾相连共同构成供制冷剂流动的制冷剂循环；四通换向阀与另一部分单向阀共同实现制冷剂流动换向，以保证在制冷工况或制热工况下，在第一换热器和第二换热器内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上都始终呈逆流状态，从而充分利用非共沸制冷剂的变温特性，同时实现制冷工况和制热工况的高效节能。

本实用新型提供的制冷系统与现有技术相比，克服了现有制冷系统在采用有较大滑移温度的混合制冷剂时，如果在制冷工况下第一换热器和第二换热器内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上呈逆流状态，顺应了有较大滑移温度的混合制冷剂的变温特性，从而可以获得最大传热温差，提高了系统效率；但在制热工况下第一换热器和第二换热器内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上则会呈顺流状态，违背了有较大滑移温度的混合制冷剂的变温特性，减小了传热温差，降低了系 统效率的缺陷，本实用新型使得在采用有较大滑移温度的混合制冷剂时，无论是在制冷工况还是在制热工况，均可保证在第一换热器和第二换热器内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上始终呈逆流状态，从而充分利用有较大滑移温度的混合制冷剂的变温特性，同时实现制冷工况和制热工况的高效节能。

附图说明

图1是采用一个单向节流的节流机构的制冷系统的结构示意图。

图2是采用一个可双向节流的节流机构的制冷系统的结构示意图。

图3是分别采用制冷节流机构和制热节流机构的制冷系统的结构示意图。

图中，1、制冷压缩机，2、四通换向阀，3、第一换热器，4、单向节流机构，5、第二换热器，6、风机，7、第一单向阀，8、第二单向阀，9、第三单向阀，10、第四单向阀，11、第五单向阀，12、第六单向阀，14、第七单向阀，15、第八单向阀，13、制热节流机构，16、双向节流机构，17、制冷节流机构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下面以采用一个单向节流机构、一个双向节流机构以及同时采用制冷节流机构和制热节流机构三种情况的制冷系统为例，对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型实例提供的一种采用一个单向节流机构的制 冷系统，该系统包括制冷压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、单向节流机构4、第二换热器5、风机6以及单向阀7、单向阀8、单向阀9、单向阀10、单向阀11、单向阀12、单向阀14、单向阀15等8个单向阀，其中，第一换热器3用于制冷剂与环境介质进行换热，第二换热器5用于制冷剂与被冷却(加热)介质进行换热；第一换热器3和第二换热器5上均安装有风机6。

制冷压缩机1的出口端与四通换向阀2的端口a相连，四通换向阀2的端口b与制冷压缩机1入口端相连；

四通换向阀2的端口d依次通过第四单向阀10、第二换热器5、第三单向阀9再接回端口d；

第二换热器5的出口端与第三单向阀9的连接处依次通过第五单向阀11、单向节流机构4和单向阀8接入到第二换热器5的入口端；

单向节流机构4和单向阀8的连接处依次通过单向阀15、第一换热器3、单向阀12接入四通换向阀2的端口c；单向阀12的出口端通过单向阀7与第一换热器3的进口端相接。

四通换向阀2、单向阀7、单向阀8、单向阀9、单向阀10、单向阀11、单向阀12、单向阀14、单向阀15共同实现制冷剂流动换向，以保证无论是在制冷工况还是在制热工况，在第一换热器3和第二换热器5内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上始终呈逆流状态，从而充分利用制冷剂的变温特性，同时实现制冷工况和制热工况的高效节能。

该系统的工作过程如下：

在制冷时，制冷压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀2连通的a-c接口与单向阀7进入第一换热器3，向环境介质散热而降温冷凝成高压制冷剂液体，再经过单向阀14，进入单向节流机构4降压成低温低压的气液两相制冷剂，经过单向阀8进入第二换热器5吸热蒸发成低压的制冷剂蒸汽，然后再单向阀9和四通换向阀2连通的d-b接口，被制冷压缩 机1吸入、压缩，进入下一个制冷循环。在第二换热器5中可以实现对被冷却物或被冷却空间进行制冷降温的目的。

在制热时，制冷压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀2连通的a-d接口和单向阀10进入第二换热器5，向被加热物或被加热空间散热而降温冷凝成高压制冷剂液体，然后经过单向阀11进入单向节流机构4降压成低温低压的气液两相制冷剂，然后经过单向阀15进入第一换热器3从环境介质吸热而蒸发成低压的制冷剂蒸汽，最后再经过单向阀12和四通换向阀2连通的c-b接口，被制冷压缩机1吸入、压缩，进入下一个热泵制热循环。在第二换热器5达到对需要加热物或需要加热空间进行热泵制热的目的。

如图2所示，本实用新型的一种制冷系统采用一个双向节流机构代替一个单向节流机构时，该系统包括制冷压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、双向节流机构16、第二换热器5、风机6、单向阀7、单向阀8、单向阀9、单向阀10、单向阀11、单向阀12、单向阀14、单向阀15，其中，第一换热器3用于制冷剂与环境介质进行换热，第二换热器5用于制冷剂与被冷却(加热)介质进行换热；第一换热器3和第二换热器5上均安装有风机6。

制冷压缩机1的出口端与四通换向阀2的端口a相连，四通换向阀2的端口b与制冷压缩机1入口端相连；

四通换向阀2的端口d依次通过第四单向阀10、第二换热器5、第三单向阀9再接回端口d；

第二换热器5与第三单向阀9的连接处依次通过第五单向阀11、单向阀8接入第二换热器5的进口端；

四通换向阀2的端口c依次连接单向阀7、第一换热器3、单向阀12再接回端口c；

单向阀14和单向阀15串接后两端与第一换热器3并接；

双向节流机构16的一端接入单向阀14和单向阀15的连接处，另一端接入第五单向阀11和单向阀8的连接处。

四通换向阀2、单向阀7、单向阀8、单向阀9、单向阀10、单向阀11、单向阀12、单向阀14、单向阀15共同实现制冷剂流动换向，以保证无论是在制冷工况还是在制热工况，在第一换热器3和第二换热器5内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上始终呈逆流状态，从而充分利用制冷剂的变温特性，同时实现制冷工况和制热工况的高效节能。

该系统的工作过程如下：

在制冷时，制冷压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀2连通的a-c接口与单向阀7进入第一换热器3，向环境介质散热而降温冷凝成高压制冷剂液体，再经过单向阀14，进入双向节流机构16降压成低温低压的气液两相制冷剂，经过单向阀8进入第二换热器5吸热蒸发成低压的制冷剂蒸汽，然后再单向阀9和四通换向阀2连通的d-b接口，被制冷压缩机1吸入、压缩，进入下一个制冷循环。在第二换热器5中可以实现对被冷却物或被冷却空间进行制冷降温的目的。

在制热时，制冷压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀2连通的a-d接口和单向阀10进入第二换热器5，向被加热物或被加热空间散热而降温冷凝成高压制冷剂液体，然后经过单向阀11进入双向节流机构16降压成低温低压的气液两相制冷剂，然后经过单向阀15进入第一换热器3从环境介质吸热而蒸发成低压的制冷剂蒸汽，最后再经过单向阀12和四通换向阀2连通的c-b接口，被制冷压缩机1吸入、压缩，进入下一个热泵制热循环。在第二换热器5达到对需要加热物或需要加热空间进行热泵制热的目的。

如图3所示，本实用新型提供的一种制冷系统同时采用制冷节流机构和制热节流机构代替一个节流机构时，该系统包括制冷压缩机1、四通换向阀2、第一换热器3、制冷节流机构17、第二换热器5、风机6、单向阀7、 单向阀8、单向阀9、单向阀10、单向阀11、单向阀12和制热节流机构13，其中，第一换热器3用于制冷剂与环境介质进行换热，第二换热器5用于制冷剂与被冷却(加热)介质进行换热；第一换热器3和第二换热器5上均安装有风机6。

制冷压缩机1的出口端与四通换向阀2的端口a相连，四通换向阀2的端口b与制冷压缩机1入口端相连；

四通换向阀2的端口d依次通过第四单向阀10、第二换热器5、第三单向阀9再接回端口d；

第二换热器5与第三单向阀9的连接处依次通过第五单向阀11、制热节流机构13、第一换热器3和单向阀12连接到四通换向阀2的端口c；

单向阀7的进口端接入单向阀12的出口端，单向阀7的出口端接入第一换热器3的进口端；第一换热器3的出口端还依次连接单向节流机构4、单向阀8接入第二换热器5的进口端。

四通换向阀2、单向阀7、单向阀8、单向阀9、单向阀10、单向阀11和单向阀12共同实现制冷剂流动换向，以保证无论是在制冷工况还是在制热工况，在第一换热器3和第二换热器5内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上始终呈逆流状态，从而充分利用制冷剂的变温特性，同时实现制冷工况和制热工况的高效节能。

该系统的工作过程如下：

在制冷时，制冷压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀2连通的a-c接口与单向阀7进入第一换热器3，向环境介质散热而降温冷凝成高压制冷剂液体，再经过制冷节流机构17降压成低温低压的气液两相制冷剂，经过单向阀8进入第二换热器5吸热蒸发成低压的制冷剂蒸汽，然后再经过单向阀9和四通换向阀2连通的d-b接口，被制冷压缩机1吸入、压缩，进入下一个制冷循环。在第二换热器5中可以实现对被冷却物或被冷却空间进行制冷降温的目的。

在制热时，制冷压缩机1排出的高温高压制冷剂蒸汽经过四通换向阀2连通的a-d接口和单向阀10进入第二换热器5，向被加热物或被加热空间散热而降温冷凝成高压制冷剂液体，然后经过单向阀11进入制热节流机构13降压成低温低压的气液两相制冷剂，进入第一换热器3从环境介质吸热而蒸发成低压的制冷剂蒸汽，然后再经过单向阀12和四通换向阀2连通的c-b接口，被制冷压缩机1吸入、压缩，进入下一个热泵制热循环。在第二换热器5达到对需要加热物或需要加热空间进行热泵制热的目的。

以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，但本实用新型不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。

Claims (4)

1.一种制冷系统，同时具有制冷制热功能，其特征在于，该系统包括制冷压缩机(1)、四通换向阀(2)、第一换热器(3)、节流机构、第二换热器(5)和若干个单向阀，其中，第一换热器(3)用于制冷剂与环境介质进行换热，第二换热器(5)用于制冷剂与被冷却或加热介质进行换热；制冷压缩机(1)、第一换热器(3)、节流机构和第二换热器(6)以及一部分单向阀依次连接并首尾相连共同构成供制冷剂流动的制冷剂循环；四通换向阀(2)与另一部分单向阀共同实现制冷剂流动换向，以保证在制冷工况或制热工况下，在第一换热器(3)和第二换热器(5)内制冷剂的流动方向与其换热介质的流动方向总体上都始终呈逆流状态，从而充分利用非共沸制冷剂的变温特性，同时实现制冷工况和制热工况的高效节能。

2.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述节流机构为单向节流机构(4)，所述单向阀包括第一至第八单向阀(7～12，14，15)；

第一换热器(3)和第二换热器(5)上均安装有风机(6)；

制冷压缩机(1)的出口端与四通换向阀(2)的端口a相连，四通换向阀(2)的端口b与制冷压缩机(1)入口端相连；

四通换向阀(2)的端口d依次通过第四单向阀(10)、第二换热器(5)、第三单向阀(9)再接回四通换向阀(2)的端口d；

第二换热器(5)的出口端与第三单向阀(9)的连接处依次通过第五单向阀(11)、单向节流机构(4)和第二单向阀(8)接入到第二换热器(5)的入口端；

单向节流机构(4)和第二单向阀(8)的连接处依次通过第八单向阀(15)、第一换热器(3)、第六单向阀(12)接入四通换向阀(2)的端口c；第六单向阀(12)的出口端通过第一单向阀(7)与第一换热器(3)的进口端相接。

3.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述节流机构为双向节流机构(16)，单向阀包括第一至第八单向阀(7～12，14，15)；

第一换热器(3)和第二换热器(5)上均安装有风机(6)；

制冷压缩机(1)的出口端与四通换向阀(2)的端口a相连，四通换向阀(2)的端口b与制冷压缩机(1)入口端相连；

四通换向阀(2)的端口d依次通过第四单向阀(10)、第二换热器(5)、第三单向阀(9)再接回四通换向阀(2)的端口d；

第二换热器(5)与第三单向阀(9)的连接处依次通过第五单向阀(11)、第二单向阀(8)接入第二换热器(5)的进口端；

四通换向阀的端口c依次连接第一单向阀(7)、第一换热器(3)、第六单向阀(12)再接回四通换向阀(2)的端口c；

第七单向阀(14)和第八单向阀(15)串接后两端与第一换热器(3)并接；

双向节流机构(16)的一端接入第七单向阀(14)和第八单向阀(18)的连接处，另一端接入第五单向阀(11)和第二单向阀(8)的连接处。

4.根据权利要求1所述的制冷系统，其特征在于，所述节流机构包括制冷节流机构(17)和制热节流机构(13)，所述单向阀包括第一至第六单向阀(7～12)；

第一换热器(3)和第二换热器(5)上均安装有风机(6)；

制冷压缩机(1)的出口端与四通换向阀(2)的端口a相连，四通换向阀(2)的端口b与制冷压缩机(1)入口端相连；

四通换向阀(2)的端口d依次通过第四单向阀(10)、第二换热器(5)、第三单向阀(9)再接回端口d；

第二换热器(5)与第三单向阀(9)的连接处依次通过第五单向阀(11)、制热节流机构(13)、第一换热器(3)和第六单向阀(12)连接到四通换向阀(2)的端口c；

第一单向阀(7)的进口端接入第六单向阀(12)的出口端，第一单向阀(7)的出口端接入第一换热器(3)的进口端；第一换热器(3)的出口端还依次连接单向节流机构(4)、第二单向阀(8)接入第二换热器(5)的进口端。